DE102016207956A1

DE102016207956A1 - Sealing arrangement for a ball joint

Info

Publication number: DE102016207956A1
Application number: DE102016207956.5A
Authority: DE
Inventors: Frank Dobbelhoff; Kai Menzel; Mandy Wenzel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2017-11-16
Anticipated expiration: 2036-05-11
Also published as: DE102016207956B4

Abstract

Eine Dichtungsanordnung für ein Kugelgelenk eines Fahrwerks mit einem dem Kugelgelenk zugeordneten Kugelzapfen, der ein Kugelteil und ein davon abragendes Zapfenteil (3) umfasst, und einem am Zapfenteil (3) umfänglich anliegenden Laufring (5) zur Aufnahme eines zapfenseitigen Randabschnitts (7) eines das Kugelgelenk abdichtenden Dichtungsbalgs (6), zeichnet sich aus durch eine Platzierung des Laufrings (5) an einem sich konisch verjüngenden Abschnitt (8) des Zapfenteils (3).A sealing arrangement for a ball and socket joint of a running gear with a ball joint assigned to the ball joint, which comprises a ball part and a pin part (3) projecting therefrom, and a race (5) abutting the pin part (3) for receiving a pin side edge portion (7) of the Ball joint sealing sealing bellows (6), characterized by a placement of the raceway (5) on a conically tapered portion (8) of the pin member (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für ein Kugelgelenk eines Fahrwerks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einen Laufring zur Verwendung an einer solchen Dichtungsanordnung gemäß Patentanspruch 11. The invention relates to a sealing arrangement for a ball joint of a chassis according to the preamble of patent claim 1 and a race for use on such a seal assembly according to claim 11.

Aus dem Fahrzeugbau sind Kugelgelenke allgemein bekannt. Diese werden insbesondere bei der Konstruktion des Fahrwerks eingesetzt, um Fahrwerkskomponenten gelenkbeweglich miteinander zu verbinden. In diesem Zusammenhang sei ganz allgemein beispielhaft auf die Offenlegungsschrift DE 100 05 979 A1 verwiesen, die ein Kugelgelenk beschreibt. Als wesentliche Konstruktionselemente umfasst ein Kugelgelenk stets ein Gelenkgehäuse sowie einen Kugelzapfen. Der Kugelzapfen besteht dabei üblicherweise aus einem Kugelteil und einem davon abragenden Zapfenteil. Dabei wird das Kugelteil von dem Gelenkgehäuse so aufgenommen, dass der Kugelzapfen dreh- und schwenkbeweglich gegenüber dem Gelenkgehäuse gelagert ist. From the automotive ball joints are well known. These are used in particular in the construction of the chassis to connect chassis components articulated together. In this context, it is quite general to exemplify the published patent application DE 100 05 979 A1 referenced, which describes a ball joint. As essential construction elements, a ball joint always comprises a joint housing and a ball stud. The ball stud usually consists of a ball part and a projecting pin part. In this case, the ball part is received by the joint housing so that the ball pin is rotatably and pivotally mounted relative to the joint housing.

Zur Gewährleistung eines sicheren und dauerhaften Betriebs ist es notwendig, das Gelenkinnere vor Feuchtigkeit und/oder Verunreinigungen zu schützen. Im Fahrzeugbau verwendete Kugelgelenke sind daher mit einem Dichtsystem ausgestattet, das üblicherweise einen den Kugelzapfen bereichsweise umgebenden Dichtungsbalg umfasst, der mit einem Ende gehäuseseitig und mit einem gegenüberliegenden Ende zapfenseitig verbaut ist, um auf diese Weise das Gelenkinnere gegenüber der äußeren Umgebung abzudichten und somit ein Eindringen von Feuchtigkeit und/oder Verunreinigungen zu verhindern. To ensure safe and durable operation, it is necessary to protect the interior of the joint against moisture and / or contamination. Ball joints used in vehicle construction are therefore equipped with a sealing system, which usually comprises a part of the ball surrounding the sealing bellows, the housing side and with an opposite end pin side is installed to seal in this way the inner joint against the external environment and thus penetration to prevent moisture and / or contamination.

Zur Anbindung des zapfenseitigen Randabschnitts des Dichtungsbalges sind verschiedene technische Lösungen aus dem Stand der Technik bekannt. Gemäß der bereits erwähnten DE 100 05 979 A1 besteht die Möglichkeit, am Zapfenteil eine umlaufende Nut auszuarbeiten, in welche der zapfenseitige Randabschnitt des Dichtungsbalges mittels eines außen anliegenden Spannrings gedrückt wird, so dass der zapfenseitige Randabschnitt letztlich durch Klemmung in einer Nut gegenüber dem Kugelzapfen fixiert wird. Nachteilig an dieser Lösung ist unter anderem der erhöhte Bearbeitungsaufwand zur Herstellung der umlaufenden Nut am Zapfenteil. To connect the pin-side edge portion of the sealing bellows various technical solutions from the prior art are known. According to the already mentioned DE 100 05 979 A1 it is possible to work out on the pin part a circumferential groove into which the pin-side edge portion of the sealing bellows is pressed by means of an externally applied clamping ring, so that the pin-side edge portion is ultimately fixed by clamping in a groove relative to the ball pin. A disadvantage of this solution is, inter alia, the increased processing costs for the production of the circumferential groove on the pin part.

Aus der DE 199 11 770 A1 ist es bekannt, einen profilierten Laufring am Zapfenteil anzuordnen, der zur Aufnahme des zapfenseitigen Randabschnitts des Dichtungsbalges dient. In diesem Fall steht der Dichtungsbalg nur mittelbar, nämlich über den Laufring, mit dem Kugelzapfen in Kontakt, wodurch eine aufwendige Bearbeitung des Kugelzapfens im Dichtungsbereich entfällt. Der in DE 199 11 770 A1 gezeigten Dichtungsanordnung lässt sich nicht entnehmen, wie die axiale Position des Laufrings festgelegt wird. Bereits während der Montage und/oder während des betrieblichen Einsatzes kann es daher zu einer unbestimmten axialen Positionierung des Laufrings kommen, wodurch das Dichtsystem insgesamt nachteilig beeinflusst werden kann. From the DE 199 11 770 A1 It is known to arrange a profiled race on the pin part, which serves to receive the pin-side edge portion of the sealing bellows. In this case, the sealing bellows is only indirectly, namely on the race, with the ball pin in contact, thereby eliminating a complex processing of the ball stud in the sealing area. The in DE 199 11 770 A1 shown seal arrangement can not be deduced how the axial position of the race is determined. Already during assembly and / or during operational use, it may therefore come to an indefinite axial positioning of the race, whereby the sealing system can be adversely affected overall.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, welche sich einfach und zuverlässig montieren lässt, und welche unter Erzielung einer guten Abdichtwirkung eine hohe Langlebigkeit aufweist. It is an object of the present invention to provide a seal assembly of the type mentioned, which can be mounted easily and reliably, and which has a high durability while achieving a good sealing effect.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Dichtungsanordnung gemäß Patentanspruch 1. Es handelt sich dabei um eine Dichtungsanordnung für ein Kugelgelenk eines Fahrwerks mit einem dem Kugelgelenk zugeordneten Kugelzapfen, der ein Kugelteil und ein davon abragendes Zapfenteil umfasst, und einem am Zapfenteil umfänglich anliegenden Laufring zur Aufnahme eines zapfenseitigen Randabschnitts eines das Kugelgelenk abdichtenden Dichtungsbalgs, wobei sich die Dichtungsanordnung durch Platzierung des Laufrings an einem sich konisch verjüngenden Abschnitt des Zapfenteils auszeichnet. The object is achieved by a sealing arrangement according to claim 1. It concerns a sealing arrangement for a ball joint of a chassis with a ball joint associated ball pin, which comprises a ball part and a projecting pin portion thereof, and a circumferentially adjacent to the pin portion race for receiving a peg-side edge portion of the ball joint sealing sealing bellows, wherein the seal assembly is characterized by placement of the race on a conically tapered portion of the pin member.

Zur Erzielung einer exakten axialen Positionierung des Laufrings wurde demnach erfindungsgemäß als vorteilhaft erachtet, die axiale Positionierung des Laufrings durch Nutzung einer am Zapfenteil vorhandenen Konizität vorzugeben. Indem das Zapfenteil außenseitig eine Konizität aufweist und der Laufring innseitig eine bestimmte Formgebung aufweist, ergibt sich beim Aufschieben des Laufrings entgegen der konischen Verjüngung des Zapfenteils mit Erreichen einer umfänglichen Kontaktierung zwischen Laufring und Zapfenteil eine die Fügebewegung hemmende Klemmwirkung, wodurch der Laufring sicher am Zapfenteil anliegt und eine definierte Position diesem gegenüber einnimmt. In order to achieve an exact axial positioning of the race accordingly, it has been found advantageous according to the invention to predefine the axial positioning of the race by utilizing a taper present on the peg. By the pin member having a conicity on the outside and the raceway inside a certain shape, results in pushing the race against the conical taper of the pin member with reaching a circumferential contact between the race and pin member a joining movement inhibiting clamping action, whereby the race rests securely on the pin member and occupies a defined position opposite this.

Das Zapfenteil kann auf unterschiedliche Weise gestaltet sein. Erfindungsgemäß weist dieses zumindest einen sich konisch verjüngenden Abschnitt auf. Die konische Verjüngung ist insbesondere so zu verstehen, dass das Zapfenteil bezogen auf eine vom Kugelteil zu einem dem Kugelteil abgewandten Ende des Zapfenteils verlaufende Axialrichtung im Bereich des sich konisch verjüngenden Abschnitts einen abnehmenden Außenumfang aufweist. Mit anderen Worten verjüngt sich das Zapfenteil in diesem Bereich somit zum Zapfenende hin. The pin part can be designed in different ways. According to the invention, this has at least one conically tapering section. The conical taper is to be understood in particular as meaning that the journal part has a decreasing outer circumference in the region of the conically tapered section relative to an axial direction extending from the ball part to an end of the journal part facing away from the ball part. In other words, the pin member in this area tapers towards the pin end.

Wie eingangs erwähnt, dienen Kugelgelenke im Fahrzeugbau üblicherweise zur gelenkigen Verbindung zweier Fahrwerksbauteile. Gemäß einer bevorzugten Anwendung der Dichtungsanordnung ist daher vorgesehen, dass das Zapfenteil zur Verbindung des Kugelzapfens mit einem Fahrwerksbauteil teilweise in eine an diesem ausgebildete Ausnehmung hineinragt, um von dieser formschlüssig aufgenommen zu sein. As mentioned above, ball joints in vehicle usually serve for articulated connection of two suspension components. According to one preferred application of the seal assembly is therefore provided that the pin member for connecting the ball pin with a chassis component partially protrudes into a recess formed on this, to be received by this form-fitting manner.

In vorteilhafter Weiterbildung der Dichtungsanordnung berührt der Laufring mit einem dem Fahrwerksbauteil zugewandten Kontaktabschnitt das Fahrwerksbauteil. Insbesondere handelt es sich bei diesem Kontaktabschnitt um ein dem Fahrwerksbauteil zugewandtes axiales Ende des Laufrings. Da das Fahrwerksbauteil üblicherweise ebenfalls – wie der Laufring – in einer axialen Richtung auf das Zapfenteil aufgeschoben wird, ist aufgrund der gegenseitigen Berührung gewährleistet, dass Laufring und Fahrwerksbauteil einen zueinander fest definierten Abstand aufweisen, der insbesondere unabhängig ist vom sogenannten „Durchzug“, das heißt dem Maß, mit welchem das Fahrwerksbauteil tatsächlich auf den Kugelzapfen aufgeschoben ist. Es entsteht somit durch Zusammenwirkung von Laufring und Fahrwerksbauteil ein gleichbleibender Aufnahmebereich (Ringraum) für den zapfenseitigen Randabschnitt des Dichtungsbalges. Aufgrund der damit erzielten prozessunabhängigen Relativpositionierung zwischen Fahrwerkbauteil und Laufring lässt sich mit der Dichtungsanordnung so letztlich eine zuverlässige Dichtwirkung erzielen, da der vom Laufring aufgenommene zapfenseitige Randabschnitt weder gefährdet ist zu verklemmen (großer Durchzug) noch unwirksam zu sein (kleiner Durchzug). In an advantageous development of the sealing arrangement, the raceway contacts the chassis component with a contact section facing the chassis component. In particular, this contact portion is a chassis member facing axial end of the race. Since the chassis component is usually also - as the race - is pushed in an axial direction on the pin part, it is ensured due to the mutual contact that race and chassis component have a mutually defined distance, which is particularly independent of the so-called "passage", that is the extent to which the chassis component is actually pushed onto the ball stud. It thus arises through the interaction of the race and chassis component a constant receiving area (annulus) for the journal-side edge portion of the sealing bellows. Due to the process-independent relative positioning between the chassis component and the raceway achieved with the seal assembly so ultimately a reliable sealing effect can be achieved because of the race recorded pin-side edge portion is not at risk to jam (large passage) to be ineffective (small passage).

Die zuvor beschriebene Dichtungsanordnung zeichnet sich vorteilhaft weiterhin dadurch aus, dass der Laufring einen sich innenseitig konisch verjüngenden Bereich zur Anlage an dem sich konisch verjüngenden Abschnitt des Zapfenteils aufweist. Bei gleicher Konizität von Laufring und Zapfenteil ergibt sich zwischen beiden Bauteilen damit vorteilhaft eine konische Anlagefläche, übermäßige Materialbeanspruchungen werden somit vermieden. The above-described sealing arrangement is furthermore advantageously distinguished by the fact that the raceway has an area conically tapered on the inside for engagement with the conically tapering section of the pin part. With the same taper of race and pin part results in a beneficial conical contact surface between the two components, excessive material stresses are thus avoided.

In vorteilhafter Weiterbildung grenzt an ein dem Kugelteil zugewandtes Ende des verjüngenden Bereichs des Laufrings ein sich im Wesentlichen in Radialrichtung erstreckender umlaufender Rand an, der zur axialen Sicherung des zapfenseitigen Randabschnitts des Dichtungsbalgs dient. Der Rand verhindert aufgrund seiner Erstreckung in äußere Radialrichtung, dass der zapfenseitige Randabschnitt des Dichtungsbalgs axial in Richtung des Kugelteils abrutschen kann. In an advantageous development, a circumferential edge, which extends essentially in the radial direction and adjoins an end of the tapered region of the race which faces the ball part, serves to axially secure the pin-side edge section of the sealing bellows. The edge prevents due to its extension in the outer radial direction that the pin-side edge portion of the sealing bellows can slip axially in the direction of the ball part.

Es ist denkbar, dass sich der umlaufende Rand exakt in Radialrichtung erstreckt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jedoch der umlaufende Rand abweichend von der Radialrichtung leicht zum Zapfenende hin geneigt. Der umlaufende Rand wirkt damit im Sinne eines Widerhakens, der bei auftretenden Zugkräften des Dichtungsbalgs in axialer Richtung ein Abrutschen des zapfenseitigen Randabschnitts des Dichtungsbalgs wirksam verhindert. It is conceivable that the peripheral edge extends exactly in the radial direction. According to an advantageous embodiment of the invention, however, the peripheral edge is slightly inclined to the end of the journal deviating from the radial direction. The peripheral edge thus acts in the sense of a barb, which effectively prevents slippage of the peg-side edge portion of the sealing bellows when tensile forces of the sealing bellows occur in the axial direction.

Zur Erzielung einer wirksamen Abdichtung sind verschiedene Gestaltungen des zapfenseitigen Randabschnitts des Dichtungsbalgs denkbar. Eine vorteilhafte Gestaltung sieht vor, dass der zapfenseitige Randabschnitt des Dichtungsbalgs den Laufring mit wenigstens einem radialen Dichtbereich und einem axialen Dichtbereich kontaktiert. Bevorzugt kann ein Dichtbereich durch eine im Material des zapfenseitigen Randabschnitts des Dichtungsbalgs ausgebildete Dichtlippe gebildet werden. To achieve an effective seal different designs of the pin-side edge portion of the sealing bellows are conceivable. An advantageous embodiment provides that the journal-side edge portion of the sealing bellows contacts the race with at least one radial sealing area and one axial sealing area. Preferably, a sealing region can be formed by a sealing lip formed in the material of the journal-side edge section of the sealing bellows.

Zur Erhöhung der Dichtwirkung und insbesondere zur Erzielung einer Vorabdichtwirkung kann zweckmäßigerweise der zapfenseitige Randabschnitt des Dichtungsbalgs auch das Fahrwerksbauteil mit wenigstens einem Dichtbereich kontaktieren. To increase the sealing effect and in particular to achieve a Vorabdichtwirkung may conveniently contact the journal-side edge portion of the sealing bellows and the chassis component with at least one sealing area.

Zur Aufbringung der erforderlichen Dichtkräfte ist dem zapfenseitigen Randabschnitt des Dichtungsbalgs in vorteilhafter Weise ein Spannelement zugeordnet, das vorzugsweise in Form eines integrierten Spannrings und/oder eines umfangseitig angeordneten Rund- oder Flachdrahtspannrings ausgestaltet ist. To apply the required sealing forces, a tensioning element is advantageously associated with the peg-side edge section of the sealing bellows, which is preferably configured in the form of an integrated tensioning ring and / or a circumferentially arranged round or flat wire tensioning ring.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf einen Laufring zur Verwendung an einer wie zuvor beschriebenen Dichtungsanordnung. Ein solcher Laufring ist im Patentanspruch 11 angegeben und zeichnet sich aus durch einen sich innenseitig konisch verjüngenden Bereich zur Anlage an dem sich konisch verjüngenden Abschnitt des Kugelzapfens, wobei an ein dem Kugelteil des Kugelzapfens zugewandtes Ende des verjüngenden Bereichs ein sich im Wesentlichen in Radialrichtung erstreckender umlaufender Rand zur axialen Sicherung des zapfenseitigen Randabschnitts des Dichtungsbalgs angrenzt. The invention further relates to a race for use on a seal assembly as previously described. Such a race is specified in claim 11 and is characterized by an internally tapered region for abutment with the conically tapered portion of the ball stud, wherein at a the ball portion of the ball stud facing the end of the tapered region extending substantially in the radial direction circumferential Edge adjacent to the axial securing of the journal-side edge portion of the sealing bellows.

Eine besonders einfache und kostengünstige Herstellbarkeit des Laufrings ergibt sich, indem dieser als einteiliges Blechformteil hergestellt ist. A particularly simple and inexpensive manufacturability of the race is obtained by this is made as a one-piece sheet metal part.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben und näher erläutert. Daraus ergeben sich auch weitere vorteilhafte Wirkungen der Erfindung. In der Zeichnung zeigt: The invention will be described below with reference to an embodiment shown in a drawing and explained in more detail. This also results in further advantageous effects of the invention. In the drawing shows:

1 eine Dichtungsanordnung für ein Kugelgelenk eines Fahrwerks gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Schnittdarstellung, 1 a seal assembly for a ball joint of a chassis according to an embodiment of the invention in a sectional view,

2 die Dichtungsanordnung aus 1 in einer vergrößerten Detailansicht in Schnittdarstellung. 2 the seal arrangement 1 in an enlarged detail view in sectional view.

1 zeigt eine Dichtungsanordnung für ein Kugelgelenk 1, das insbesondere für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs eingesetzt wird. Bei dem Kugelgelenk 1 kann es sich um ein für sich gesehen übliches Kugelgelenk handeln, daher ist es nur teilweise dargestellt. Das Kugelgelenk 1 umfasst einen Kugelzapfen 2 der auf für sich gesehen bekannte Weise gegenüber einem – nicht dargestellten – Gelenkgehäuse dreh- und schwenkbeweglich gelagert ist. Zu diesem Zweck umfasst der Kugelzapfen 2 ein kopfseitig angeordnetes Kugelteil 4 sowie ein Zapfenteil 3, das von dem Kugelteil 4 in einer Axialrichtung 11 bis zu einem Zapfenende 12 abragt. Wie bei Kugelgelenken üblich und beispielsweise in DE 100 05 979 A1 gezeigt, wird das Kugelteil 4 des Kugelzapfens 2 von dem (nicht dargestellten) Gelenkgehäuse aufgenommen und lässt sich diesem gegenüber um einen Mittelpunkt des Kugelteils 4 drehen und schwenken. Zwischen Kugelteil 4 und Gelenkgehäuse kann auf für sich gesehen bekannte Weise eine Kugelschale angeordnet sein. 1 shows a seal assembly for a ball joint 1 , which is used in particular for a chassis of a vehicle. At the ball joint 1 it can be a conventional ball joint, so it is only partially shown. The ball joint 1 includes a ball stud 2 the manner known per se in relation to a - not shown - joint housing is mounted rotatably and pivotally. For this purpose, the ball pin comprises 2 a head part arranged ball part 4 and a pin part 3 that of the ball part 4 in an axial direction 11 up to a spigot end 12 protrudes. As usual with ball joints and for example in DE 100 05 979 A1 is shown, the ball part 4 of the ball stud 2 received by the (not shown) joint housing and leaves this opposite to a center of the ball part 4 turn and swing. Between ball part 4 and joint housing can be arranged on a per se known manner a spherical shell.

Wie 1 zu entnehmen, weist der Kugelzapfen 2 bezogen auf die Axialrichtung 11 folgenden Verlauf auf: das Kugelteil 4 geht über in einen Halsbereich in welchem der Kugelzapfen 2 einen Durchmesser aufweist, der geringer ist als der Außendurchmesser des Kugelteils 4 und der geringer ist als der Außendurchmesser eines sich in Axialrichtung 11 an den Halsbereich anschließenden Schulterbereichs. Die relativ schmale Ausführung des Halsbereichs vergrößert den möglichen Schwenkwinkel des Kugelgelenks 1, also den Schwenkweg des Kugelzapfens 2 gegenüber dem Gelenkgehäuse. Vom Schulterbereich ausgehend, weist das Zapfenteil 3 einen bezogen auf die Axialrichtung 11 sich konisch verjüngenden Verlauf auf. Dieser konisch verjüngende Verlauf setzt sich fort bis zu einem Zapfenende 12, welches in 1 nicht vollständig dargestellt ist. Bei dem gezeigten Kugelzapfen 2 liegt ausgehend vom Schulterbereich bis zum Zapfenende 12 ein stetig konischer Verlauf vor. Davon abweichende Gestaltungen sind denkbar, bei denen insbesondere nur bereichsweise ein konischer Verlauf vorliegt. As 1 can be seen, the ball pin 2 relative to the axial direction 11 following course: the ball part 4 goes over into a neck area in which the ball stud 2 has a diameter which is smaller than the outer diameter of the ball part 4 and which is less than the outer diameter of one in the axial direction 11 shoulder area adjoining the neck area. The relatively narrow design of the neck area increases the possible pivot angle of the ball joint 1 , So the pivoting of the ball stud 2 opposite the joint housing. Starting from the shoulder area, has the pin part 3 one related to the axial direction 11 conically tapering course. This conically tapering course continues until a spigot end 12 which is in 1 not fully illustrated. In the shown ball stud 2 lies from the shoulder area to the spigot end 12 a continuous conical course. Deviating designs are conceivable in which, in particular, only in certain regions there is a conical course.

Wie sich 1 entnehmen lässt, ist der Kugelzapfen 2 mit einem Fahrwerksbauteil 9 verbunden, wozu das Zapfenteil 3 des Kugelzapfens 2 teilweise in eine an dem Fahrwerksbauteil 9 ausgebildete Ausnehmung 10 hineinragt, um von dieser formschlüssig aufgenommen zu sein. Im Bereich des Zapfenendes 12 des Zapfenteils 3 ist zweckmäßigerweise ein – hier nicht dargestelltes – axiales Sicherungsmittel vorgesehen, mit welchem das Fahrwerksbauteil 9 entgegen der Axialrichtung 11 auf das Zapfenteil 3 des Kugelzapfens 2 gepresst wird. Durch Zusammenwirkung der kegelstumpfartigen Außenfläche des Zapfenteils 3 mit dem dazu komplementären Durchgang 10 am Fahrwerksbauteil 9 wird zwischen Kugelzapfen 2 und Fahrwerksbauteil 9 eine form- und kraftschlüssige Verbindung hergestellt, über welche sich Kräfte und Momente übertragen lassen. Bei dem Fahrwerksbauteil 9 kann es sich beispielsweise um ein Lenkerbauteil oder um einen Radträger eines Fahrzeugs handeln. Like yourself 1 can be seen, is the ball stud 2 with a suspension component 9 connected, including the pin part 3 of the ball stud 2 partly in one on the chassis component 9 trained recess 10 protrudes to be received by this form-fitting. In the area of the spigot end 12 of the pin part 3 is expediently a - not shown here - axial securing means provided with which the chassis component 9 against the axial direction 11 on the pin part 3 of the ball stud 2 is pressed. By interaction of the frustoconical outer surface of the pin member 3 with the complementary passage 10 on the chassis component 9 is between ball studs 2 and chassis component 9 a positive and non-positive connection made over which forces and moments can be transferred. In the chassis component 9 it may, for example, be a handlebar component or a wheel carrier of a vehicle.

Zum Schutz des Kugelgelenks 1 vor Feuchtigkeit oder Verunreinigungen weist dieses einen Dichtungsbalg 6 auf. Es handelt sich hierbei um ein schlauchähnliches Element aus elastischem Material, insbesondere Elastomermaterial, welches den Kugelzapfen 2 bereichsweise umgibt. Auf für sich gesehen zunächst übliche Weise ist ein gehäuseseitiger Randabschnitt des Dichtungsbalgs 6 mit dem Gelenkgehäuse verbunden, während ein diesem gegenüberliegender zapfenseitiger Randabschnitt 7 des Dichtungsbalgs 6 mit dem Zapfenteil 3 verbunden ist. Der Dichtungsbalg 6 erstreckt sich somit zwischen Gelenkgehäuse und Zapfenteil 3, um auf diese Weise den inneren Gelenkbereich des Kugelgelenks 1, insbesondere den Lagerbereich des Kugelteils 4, gegenüber der äußeren Umgebung abzudichten und somit ein Eindringen von Feuchtigkeit und/oder Verunreinigungen zu verhindern. To protect the ball joint 1 from moisture or impurities, this has a sealing bellows 6 on. This is a hose-like element of elastic material, in particular elastomeric material, which is the ball stud 2 partially surrounds. In a manner that is initially customary, there is a housing-side edge section of the sealing bellows 6 connected to the joint housing, while a this opposite pin-side edge portion 7 of sealing bellows 6 with the pin part 3 connected is. The sealing bellows 6 thus extends between the joint housing and pin member 3 in this way, the inner joint area of the ball joint 1 , in particular the storage area of the ball part 4 To seal against the external environment and thus prevent ingress of moisture and / or impurities.

Zur Schaffung einer abdichtenden Befestigung des zapfenseitigen Randabschnitts 7 am Zapfenteil 3 dient eine Dichtungsanordnung, die nachfolgend näher beschrieben ist. To provide a sealing attachment of the tenon-side edge portion 7 at the pin part 3 serves a seal assembly, which is described in more detail below.

In 2, welche eine vergrößerte Detailansicht von 1 ist, wird die Dichtungsanordnung im Detail gezeigt. Demnach weist die Dichtungsanordnung neben einem dem Kugelgelenk 1 zugeordneten Kugelzapfen, der ein Kugelteil 4 und ein davon abragendes Zapfenteil 3 umfasst, weiterhin einen am Zapfenteil 3 umfänglich anliegenden Laufring 5 zur Aufnahme eines zapfenseitigen Randabschnitts 7 eines das Kugelgelenks 1 abdichtenden Dichtungsbalgs 6 auf. Bei dem Laufring 5 handelt es sich um ein aus einem Stück hergestelltes einteiliges Blechformteil. Der Laufring 5 ist an dem sich konisch verjüngenden Abschnitt 8 des Zapfenteils 3 so angeordnet, dass er umfänglich an diesem anliegt. Dazu weist der Laufring 5 einen sich innenseitig konisch verjüngenden Bereich 13 auf, der sich über einen wesentliche Bereich der axialen Länge des Laufrings 5 erstreckt. Die Konizität des sich innenseitig konisch verjüngenden Bereichs 13 korrespondiert mit der Konizität der Außenfläche des Zapfenteils 3, so dass zwischen Laufring 5 und Zapfenteil 3 eine kegelstumpfförmige Kontaktfläche gebildet wird, wobei die umfänglichen Abmessungen des sich innenseitig konisch verjüngenden Bereichs 13 des Laufrings 5 eine Bewegung des Laufrings 5 entgegen der Axialrichtung 11 begrenzen. Insbesondere lässt sich der Laufring 5 entgegen der Axialrichtung 11 nur soweit auf das Zapfenteil 3 aufschieben, bis die Außenfläche des Zapfenteils 3 umfänglich am Laufring 5 anliegt. Eine dann einsetzende Klemmkraft wirkt dem Aufschieben des Laufrings 5 entgegen der Axialrichtung 11 entgegen und verhindert dieses. In 2 , which is an enlarged detail view of 1 is, the seal assembly is shown in detail. Accordingly, the seal assembly adjacent to a ball joint 1 associated ball stud, which is a ball part 4 and a protruding pin part 3 includes, further at the pin part 3 circumferentially adjacent raceway 5 for receiving a pin-side edge portion 7 one of the ball joint 1 sealing bellows 6 on. At the race 5 It is a one-piece sheet metal part made from one piece. The race 5 is at the conically tapering section 8th of the pin part 3 arranged so that it rests circumferentially on this. For this purpose, the raceway 5 an internally conically tapered area 13 on, extending over a substantial portion of the axial length of the race 5 extends. The taper of the internally conically tapered area 13 corresponds to the conicity of the outer surface of the pin member 3 , so between raceway 5 and pin part 3 a frusto-conical contact surface is formed, wherein the circumferential dimensions of the internally tapered region 13 of the race 5 a movement of the race 5 against the axial direction 11 limit. In particular, can the race 5 against the axial direction 11 only so far on the pin part 3 Slide on until the outer surface of the pin part 3 circumferentially on the race 5 is applied. A subsequent clamping force acts to push the race 5 against the axial direction 11 counter and prevent this.

An den sich innenseitig konisch verjüngenden Bereich 13 des Laufrings 5 grenzt – an dem dem Kugelteil zugewandten Ende des Bereichs 13 – ein sich im Wesentlichen in Radialrichtung erstreckender umlaufender Rand 14 an, der zur axialen Sicherung des zapfenseitigen Randabschnitts 7 des Dichtungsbalgs 6 dient. Der umlaufende Rand 14 des Laufrings 5 ist vorzugsweise durch ein Umformverfahren erzeugt worden. At the inside conically tapered area 13 of the race 5 borders - at the ball part facing the end of the range 13 - A substantially radially extending circumferential edge 14 on, for the axial securing of the journal-side edge portion 7 of sealing bellows 6 serves. The surrounding edge 14 of the race 5 has preferably been produced by a forming process.

Es handelt sich bei dem Laufring 5 um ein rotationssymmetrisches Bauteil, dessen Rotationsachse mit der Rotationsachse des Zapfenteils 3, in 1 als Axialrichtung 11 bezeichnet, zusammenfällt. Wie sich 2 entnehmen lässt, erstreckt sich der umlaufende Rand 14 zwar im Wesentlichen in Radialrichtung, weist davon abweichend jedoch eine leicht zum Zapfenende 12 hin gerichtete Neigung auf. Bezogen auf den zapfenseitigen Randabschnitt 7, der vom Laufring 5 aufgenommen ist, wirkt die leichte Neigung des umlaufenden Randes 14 im Sinne eines Widerhakens, welcher verhindert, dass der zapfenseitige Randabschnitt 7 des Dichtungsbalgs 6 vom Laufring 5 abrutscht, wenn auf den Dichtungsbalg 6 leicht schräg entgegen der Axialrichtung 11 gerichtete Zugkräfte wirken, die beispielsweise durch betriebsbedingte Auslenkungen des Kugelgelenks 1 verursacht sein können. It is at the race 5 about a rotationally symmetrical component whose axis of rotation with the axis of rotation of the pin part 3 , in 1 as axial direction 11 denotes, coincides. Like yourself 2 can be seen, the circumferential edge extends 14 Although essentially in the radial direction, but deviating from one slightly to the journal end 12 directed slope on. Based on the peg-side edge portion 7 , of the race 5 is absorbed, affects the slight inclination of the peripheral edge 14 in the sense of a barb, which prevents the pin-side edge portion 7 of sealing bellows 6 from the raceway 5 slipping off when on the sealing bellows 6 slightly inclined towards the axial direction 11 directed tensile forces act, for example, by operational deflections of the ball joint 1 can be caused.

Der zapfenseitige Randabschnitt 7 des Dichtungsbalgs 6 kontaktiert den Laufring 5 mehrfach. Insbesondere sind an dem zapfenseitigen Randabschnitt 7 des Dichtungsbalgs 6 mehrere Dichtbereiche in Form von Dichtlippen 16, 17, 18, 19 ausgebildet. Die Dichtlippen 16, 17, 18 ragen als radial nach innen weisende Vorsprünge vom zapfenseitigen Randabschnitt 7 des Dichtungsbalgs 6 ab und kontaktieren eine Außenfläche des Laufrings 5, um jeweils einen radialen Dichtbereich zu bilden. Eine Dichtlippe 19 ragt entgegen der Axialrichtung 11, das heißt zum Kugelteil 4 hinweisend, vom zapfenseitigen Randabschnitt 7 des Dichtungsbalgs 6 ab, um den umlaufenden Rand 14 des Laufrings 5 zu kontaktieren. Somit kontaktiert der Dichtungsbalg 6 den Laufring 5 in vier Dichtbereichen 16, 17, 18, 19. The pin-side edge portion 7 of sealing bellows 6 contacts the race 5 multiple. In particular, on the pin-side edge portion 7 of sealing bellows 6 several sealing areas in the form of sealing lips 16 . 17 . 18 . 19 educated. The sealing lips 16 . 17 . 18 protrude as radially inwardly facing projections from the pin-side edge portion 7 of sealing bellows 6 and contact an outer surface of the race 5 to form a respective radial sealing area. A sealing lip 19 protrudes against the axial direction 11 , that is to the ball part 4 pointing, from the tenon-side edge portion 7 of sealing bellows 6 off to the encircling edge 14 of the race 5 to contact. Thus, the sealing bellows contacted 6 the race 5 in four sealing areas 16 . 17 . 18 . 19 ,

Weiterhin kontaktiert der zapfenseitige Randabschnitt 7 des Dichtungsbalgs 6 das Fahrwerksbauteil 9 in zwei Dichtbereichen, gebildet durch eine axiale Dichtlippe 21 und eine Vordichtlippe 22, die jeweils eine sich in Radialrichtung erstreckende Fläche des Fahrwerksbauteils 9 berühren. Der zapfenseitige Randabschnitt 7 des Dichtungsbalgs 6 liegt somit an drei Flächen an und ist aufgrund der Geometrie dieser Flächen sowohl in axialer wie in radialer Richtung gesichert. Further contacted the pin-side edge portion 7 of sealing bellows 6 the chassis component 9 in two sealing areas, formed by an axial sealing lip 21 and a pre-seal lip 22 each having a radially extending surface of the chassis component 9 touch. The pin-side edge portion 7 of sealing bellows 6 is thus applied to three surfaces and is due to the geometry of these surfaces secured both in the axial and in the radial direction.

Zum Aufbringen einer erforderlichen Haltekraft ist dem zapfenseitigen Randabschnitt 7 des Dichtungsbalgs 6 ein Spannelement zugeordnet, bei dem es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um einen integrierten Spannring 20 handelt, der in das Material des Dichtungsbalgs 6 eingearbeitet ist. Es handelt sich somit um einen Metalleinleger, der die Formsteifigkeit des zapfenseitigen Randabschnitts 7 des Dichtungsbalgs 6 deutlich erhöht und somit ein Herausrutschen des zapfenseitigen Randabschnitts 7 aus dem Bereich des Laufrings 5 auch unter Krafteinwirkung im Betrieb des Kugelgelenks 1 wirksam verhindert. Alternativ oder ergänzend zu dem in den 1 und 2 dargestellten integrierten Spannring 20 ist die Verwendung eines umfangseitig angeordneten Rund- oder Flachdrahtspannrings denkbar, mit welchem sich in vergleichbarer Weise die Haltekräfte des zapfenseitigem Randabschnitts 7 erhöhen lassen. For applying a required holding force is the pin-side edge portion 7 of sealing bellows 6 associated with a clamping element, which in the illustrated embodiment is an integrated clamping ring 20 acting in the material of the sealing bellows 6 is incorporated. It is thus a metal insert, the stiffness of the cone-side edge portion 7 of sealing bellows 6 significantly increased and thus slipping out of the pin-side edge portion 7 from the area of the raceway 5 also under force in the operation of the ball joint 1 effectively prevented. Alternatively or in addition to that in the 1 and 2 illustrated integrated clamping ring 20 is the use of a circumferentially arranged round or flat wire clamping ring conceivable, with which in a comparable manner, the holding forces of zapfenseitigem edge portion 7 increase.

Wie 2 zu entnehmen, berührt ein dem Fahrwerksbauteil 9 zugewandter Kontaktabschnitt 15 des Laufrings 5 das Fahrwerksbauteil 9. Es handelt sich bei dem Kontaktabschnitt 15 um das dem umlaufenden Rand 14 des Laufrings 5 abgewandte axiale Ende des Laufrings 5. Indem sich Laufring 5 und Fahrwerksbauteil 9 über den Kontaktabschnitt 15 berühren, ist gewährleistet, dass Laufring 5 und Fahrwerksbauteil 9 zueinander einen definierten Abstand aufweisen. Dieser definierte, konstante Abstand bewirkt, dass ein zur Aufnahme des zapfenseitigen Randabschnitts 7 des Dichtungsbalgs 6 zur Verfügung stehender Ringraum (begrenzt durch den umlaufenden Rand 14, den sich konisch verjüngenden Bereich 13 und die sich radial an den Dichtlippen 21, 22 erstreckende Fläche des Fahrwerksbauteils) eine definierte Größe und Form aufweist. Insbesondere ist der Ringraum damit unabhängig vom sogenannten „Durchzug“, das heißt, dem Maß, in welchem das Fahrwerksbauteil 9 in axialer Richtung auf das Zapfenteil 3 aufgeschoben ist. As 2 to remove touches the chassis component 9 facing contact section 15 of the race 5 the chassis component 9 , It is the contact section 15 around the surrounding edge 14 of the race 5 opposite axial end of the race 5 , By running race 5 and chassis component 9 over the contact section 15 Touch, is guaranteed that race 5 and chassis component 9 have a defined distance to each other. This defined, constant distance causes a for receiving the pin-side edge portion 7 of sealing bellows 6 available annular space (limited by the peripheral edge 14 , the conically tapered area 13 and the radially on the sealing lips 21 . 22 extending surface of the chassis component) has a defined size and shape. In particular, the annular space is thus independent of the so-called "passage", that is, the extent to which the chassis component 9 in the axial direction on the pin part 3 is deferred.

Zur Montage der Dichtungsanordnung wird zunächst der Laufring 5 entgegen der Axialrichtung 11 auf das Zapfenteil 3 aufgeschoben, anschließend wird der Dichtungsbalg 6 in gleicher Richtung auf das Zapfenteil 3 aufgeschoben und mit seinem zapfenseitigen Randabschnitt 7 auf den Laufring 5 aufgeschoben. Anschließend wird das Fahrwerksbauteil 9 auf das Zapfenteil 3 entgegen der Axialrichtung 11 aufgeschoben zumindest bis sich das Fahrwerksbauteil 9 und der Laufring 5 über den Kontaktabschnitt 15 berühren. Ganz unabhängig davon wie stark das Fahrwerksbauteil 9 anschließend noch weiter auf das Zapfenteil 3 aufgepresst wird, steht für den zapfenseitigen Randabschnitt 7 des Dichtungsbalgs 6 ein gleichbleibender Aufnahmebereich zur Verfügung, so dass eine hohe Abdichtqualität erreicht wird, indem weder ein Verklemmen (großer Durchzug) noch eine Unwirksamkeit (kleiner Durchzug) auftreten können. To install the seal assembly is first the race 5 against the axial direction 11 on the pin part 3 pushed, then the sealing bellows 6 in the same direction on the pin part 3 deferred and with its peg-side edge portion 7 on the race 5 postponed. Subsequently, the chassis component 9 on the pin part 3 against the axial direction 11 deferred until at least the chassis component 9 and the race 5 over the contact section 15 touch. Regardless of how strong the suspension component 9 then further on the pin part 3 is pressed, stands for the pin-side edge portion 7 of sealing bellows 6 one Constant recording area available, so that a high sealing quality is achieved by neither jamming (large draft) nor inefficiency (small draft) can occur.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Kugelgelenk ball joint
2 2: Kugelzapfen ball pin
3 3: Zapfenteil journal part
4 4: Kugelteil spherical part
5 5: Laufring race
6 6: Dichtungsbalg bellows
7 7: (zapfenseitiger) Randabschnitt (pin-side) edge portion
8 8th: konisch verjüngender Abschnitt conically tapered section
9 9: Fahrwerksbauteil chassis component
10 10: Durchgang passage
11 11: Axialrichtung axially
12 12: Zapfenende pin end
13 13: verjüngender Bereich rejuvenating area
14 14: Rand edge
15 15: Kontaktabschnitt Contact section
16 16: radiale Dichtlippe radial sealing lip
17 17: radiale Dichtlippe radial sealing lip
18 18: radiale Dichtlippe radial sealing lip
19 19: axiale Dichtlippe axial sealing lip
20 20: Spannring clamping ring
21 21: axiale Dichtlippe axial sealing lip
22 22: Vordichtlippe Vordichtlippe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10005979 A1 [0002, 0004, 0023]
DE 19911770 A1 [0005, 0005]

Claims

Sealing arrangement for a ball joint ( 1 ) of a chassis with: a ball joint ( 1 ) associated ball pin ( 2 ), which is a ball part ( 4 ) and a pin part projecting therefrom ( 3 ) and one at the pin part ( 3 ) circumferentially adjacent raceway ( 5 ) for receiving a peg-side edge portion ( 7 ) one of the ball joint ( 1 ) sealing bellows ( 6 ), characterized by a placement of the raceway ( 5 ) at a conically tapering section ( 8th ) of the pin part ( 3 ).

Sealing arrangement according to claim 1, characterized in that the pin part ( 3 ) relative to one of the ball part ( 4 ) to a ball part ( 4 ) facing away from the end ( 12 ) of the pin part ( 3 ) extending axial direction ( 11 ) in the region of the conically tapering section ( 8th ) has a decreasing outer circumference.

Sealing arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the pin part ( 3 ) for connecting the ball stud ( 2 ) with a chassis component ( 9 ) partially in a recess formed on this ( 10 protrudes in order to be received by this form-fitting.

Sealing arrangement according to claim 3, characterized in that the raceway ( 5 ) with a chassis component ( 9 ) facing contact section ( 15 ) the chassis component ( 9 ) touched.

Sealing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the raceway ( 5 ) an internally tapered region ( 13 ) for abutment with the conically tapering section ( 8th ) of the pin part ( 3 ) having.

Sealing arrangement according to claim 5, characterized in that on a the ball part ( 4 ) facing end of the tapered region ( 13 ) a substantially radially extending circumferential edge (US Pat. 14 ) for axial securing of the journal-side edge portion ( 7 ) of the sealing bellows ( 6 ) adjoins.

Sealing arrangement according to claim 6, characterized in that the peripheral edge ( 14 ) deviating from the radial direction slightly towards the spigot end ( 12 ) is inclined.

Sealing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the pin-side edge portion ( 7 ) of the sealing bellows ( 6 ) the race ( 5 ) with at least one radial sealing area ( 16 . 17 . 18 ) and an axial sealing area ( 19 ) contacted.

Sealing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the pin-side edge portion ( 7 ) of the sealing bellows ( 6 ) the chassis component ( 9 ) with at least one sealing area ( 21 . 22 ) contacted.

Sealing arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the pin-side edge portion ( 7 ) of the sealing bellows ( 6 ) a clamping element, preferably in the form of an integrated clamping ring ( 20 ) and / or a circumferentially arranged round or flat wire clamping ring is assigned.

Race for use on a seal arrangement according to one of the preceding claims, characterized by an internally conically tapered region ( 13 ) for abutment with the conically tapering section ( 8th ) of the ball stud ( 2 ), wherein on a the ball part ( 4 ) of the ball stud ( 2 ) facing axial end of the tapered region ( 13 ) a substantially radially extending circumferential edge (US Pat. 14 ) for axial securing of the journal-side edge portion ( 7 ) of the sealing bellows ( 6 ) adjoins.

Running ring according to claim 11, characterized in that it is made as a one-piece sheet metal part.